ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ   ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Химический факультет 

 

Кафедра   органической химии

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ

 

Проректор по учебной работе

 

________________В.П. Гарькин

 

«____»_______________ 2006 г.

 

 

 

 

 

 

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

Химия нуклеиновых кислот

 

(блок «Специальные дисциплины и дисциплины специализации»;

раздел «Вузовский компонент»; основная образовательная программа специальности

020101 Химия)

 

 

 

 

 

 

Самара

2006

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 020101 Химия, утвержденного 10.03.2000 г. (номер государственной регистрации 127 ЕН/СП).

 

Составители рабочей программы: зав.кафедрой, д.х.н., профессор Пурыгин П.П.,

к.х.н., ассистент Зарубин Ю.П.

 

Рецензент: к.х.н., доцент Белоусова З.П.

 

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры органической химии

(протокол №    1   от «  31  »  августа    2006 г.)

 

Заведующий кафедрой

²_01_² ___09________ 2006 г.  _______________   П.П. Пурыгин

 

 

СОГЛАСОВАНО

 

Декан

факультета

²__29² ____09_______ 2006 г.  _______________   С.В. Курбатова

 

 

СОГЛАСОВАНО

 

Начальник

методического отдела

²_29_² ___09________ 2006 г.      _______________ Н.В. Соловова

 

ОДОБРЕНО

Председатель

методической

комиссии факультета

 

²_28_² ___09________ 2006 г.  _______________   И.В. Лобачева

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины

 

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины

Цель дисциплины:

·        изучение важнейших природных биополимеров – нуклеиновых кислот, осуществляющих хранение и передачу генетической информации в живой клетке;

·        формирование у студентов знаний и умений, позволяющих представлять строение, реакционную способность нуклеиновых кислот, проводить их структурно-функциональный анализ.

 

Задачи дисциплины:

·        изучить биологическую роль нуклеиновых кислот, их основные функции и принципы передачи генетической информации;

·        раскрыть взаимосвязь между структурой и функциями нуклеиновых кислот.

 

1.2. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины

Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

иметь представление:

·        о строении и функциях нуклеиновых кислот их химической модификации;

·        о принципах передачи генетической информации от нуклеиновых кислот к белкам;

знать:

·        основную терминологию, относящуюся к нуклеиновым кислотам, закономерности передачи информации от нуклеиновых кислот к белкам;

·        различные уровни структурной организации нуклеиновых кислот;

уметь:

·        продемонстрировать взаимосвязь различных уровней структуры нуклеиновых кислот с их основными биологическими функциями в живой клетке.

 

1.3. Связь с предшествующими дисциплинами

Для усвоения курса химия нуклеиновых кислот необходимо знать основы неорганической химии (химия комплексных и координационных соединений), органической химии, уметь использовать методы квантовой химии для оценки реакционной способности мономерных компонентов и олигомерных фрагментов нуклеиновых кислот, иметь представление о структуре, конформациях и реакционной способности высокомолекулярных соединений.

 

1.4. Связь с последующими дисциплинами

Понятия и методы, изученные в курсе «Химия нуклеиновых кислот» будут использованы в дисциплине «Молекулярная биотехнология»,а также при выполнении дипломных работ.

 

 

 

 

2. Содержание дисциплины

2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах)

 

Дневная форма обучения ( 9 семестр, экзамен)

 

Вид учебных занятий

Количество часов

9 семестр

Всего часов аудиторных занятий

46

Лекции

22

Практические занятия (семинары)

–

Лабораторные занятия

24

Всего часов самостоятельной работы

69

Подготовка к лекционным и лабораторным занятиям

14

Изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (рефераты)

25

Подготовка к экзамену

30

Всего часов по дисциплине

115

2.2. Разделы дисциплины и виды занятий

№

п/п

Название раздела
дисциплины

Количество часов

лекции

практические занятия

лабораторные

занятия

 

Введение

2

–

–

1

Строение нуклеиновых кислот

6

–

8

2

Расщепление фосфоэфирных связей нуклеиновых кислот

4

–

8

3

Синтез олиго и полинуклеотидов

6

–

4

4

Механизм биосинтеза белка

4

–

4

 

Итого:

22

–

24

 

2.3. Лекционный курс

ВВЕДЕНИЕ. Основные этапы развития химии нуклеиновых кислот.

 

Тема 1. Строение нуклеиновых кислот.

Методы получения и основные типы нуклеиновых кислот. Выделение и характеристика. Первичная, вторичная и третичная структуры нуклеиновых кислот и их фрагментов.

Методы определения последовательности фрагментов нуклеиновых кислот.

 

Тема 2. Расщепление фосфоэфирных связей нуклеиновых кислот.

Реакции с разрывом связей Р–О. Гидролиз фосфомоноэфирных связей в рибонуклеозидах и расщепление РНК до нуклеозидов. Гидролиз фосфоэфирных связей в рибонуклеозидциклофосфатах. Гидролиз фосфодиэфирных связей в полинуклеотидах. Кислотный и щелочной гидролиз РНК и ДНК. Ступенчатая деградация олиго- и полирибонуклеотидов с 3'-конца цепи. Ступенчатая деградация ДНК. Ферментативный гидролиз нуклеиновых кислот нуклеазами и рестриктазами.

 

Тема 3. Синтез олиго- и полинуклеотидов.

N-, О-Защитные группы. Фосфорилирование нуклеозидов. Методы синтеза олиго- и полинуклеотидов. Химико-ферментативный синтез фрагментов ДНК.

 

Тема 4. Механизм биосинтеза белка.

Процессы биосинтеза белка с участием нуклеиновых кислот: репликация, транскрипция и трансляция.

 

2.4. Практические (семинарские) занятия

Не предусмотрены

 

2.5. Лабораторный практикум

 

№ п/п

Номер раздела

Количество

часов

Темы лабораторных занятий

1

1

4

Строение, номенклатура и структурные параметры нуклеиновых кислот и их компонентов

2

1-2

4

Связывание ионов металлов с нуклеиновыми кислотами и их компонентами

3

4

4

Связывание нуклеиновых кислот и их компонентов с белками

4

4

4

Нуклеопротеидные комплексы

5

1-2

8

Гидролиз нуклеиновых кислот и качественные реакции на их компоненты

 

3.Организация текущего и промежуточного контроля знаний

3.1. Контрольные работы

Контрольные работы в разработке

 

3.2. Комплекты тестовых заданий

Имеются комплекты тестовых заданий

 

3.3. Самостоятельная работа

3.3.1. Поддержка самостоятельной работы (сборники тестов, задач, упражнений и др.)

1.      Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия: Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов. – 3-е изд., переб. и доп. – М.: Высш. шк. 2000. (Министерство общего и профессионального образования РФ, 120 экз.).

2.      Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. М., Мир, 2002.

 

 

3.3.2. Тематика рефератов

1. Типы и структура нуклеиновых кислот;

2. Твердофазный синтез олигонуклеотидов;

3. Синтез олигонуклеотидов в растворе;

4. Методы определения первичной структуры нуклеиновых кислот;

5. Структурная организация нуклеиновых кислот и их компонентов;

6. Структурная организация комплексов нуклеиновых кислот с белками;

7. Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка;

8. Химико-ферментативный синтез олигонуклеотидов;

 

3.4.  Курсовая работа, её характеристика ; примерная тематика

Не предусмотрена

 

Итоговый контроль проводится в виде экзамена в 9 семестре. Студент допускается к экзамену по результатам выполнения лабораторных работ и написания рефератов.

 

4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ

·        Операционная система семейства Windows (Windows 98SE/ME/2000/XP)

·        Программы Discovery Studio ViewerPro и RasMol (для визуализации молекулярных структур), HyperChem (для визуализации, квантово-химических и молекулярно-механических расчетов молекулярных структур), ConQuest (для извлечения структурной информации из Кембриджской базы данных по органическим соединениям).

·        Работа с ресурсами Internet (база данных Entrez-PubMed, база данных по структурам белков, нуклеиновых кислот, углеводов и их комплексов).

 

5.Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты)

Круглый стол проводится после завершения лекционного курса и проведения лабораторных работ.

 

6. Материальное обеспечение дисциплины

1.      Спектрофотометр СФ-46.

2.      Инфракрасный спектрометр ИКС-40.

3.      Роторный испаритель.

4.      Водоструйный и масляный насосы.

5.      Аналитические весы.

6.      Дистиллятор.

7.      Комплект специальной химической посуды.

 

Для проведения лабораторных работ на современном уровне необходимо дополнительно приобрести:

1.      Синтезатор для получения олигонуклеотидов.

2.      Секвенатор для определения олигонуклеотидной последовательности синтезированных олигонуклеотидов.

3.      Высокоэффективный жидкостный хроматограф для разделения и определения компонентов нуклеиновых кислот после их гидролиза.

4.      Коллектор фракций.

 

7. Литература

 

7.1. Основная (одновременно изучают дисциплину 25 студентов)

1. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия: Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов. – 3-е изд., переб. и доп. – М.:Высш. шк. 2000. (Министерство общего и профессионального образования РФ, 120 экз.).

2. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. М., Мир, 2002.

3. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина  Е.А. Основы биотехнологии. М., Академия, 2003.

 

7.2. Дополнительная

 

1.      Молекулярная биология клетки. /под ред. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., и др. М.: Мир, 1994. Т. 1-3.

2.      Степанов В.М. Структура и функции белков. М.: Высшая школа, 1996.

3.      Кочетков Н.К., Будовский Э.И., Свердлов Е.Д., и др. Органическая химия нуклеиновых кислот. М.: Химия, 1970.

4.      Структура и функции нуклеиновых кислот. / Под ред. А.С. Спирина. М.: Высшая школа, 1990.

5.      Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. М.: Мир, 1987.

6.      Шабарова З.А., Богданов А.А. Химия нуклеиновых кислот и их компонентов. М.: Химия, 1978.

7.      Мари Р., Греннер Д., Мейес П. и др. Биохимия человека. Т. 1-2. – М.: Мир, 2004.

 

7.3. Учебно-методические материалы по дисциплине

 

1. Фролов Ю.П., Серых М.М., Макурина О.Н., Кленова Н.А., Подковкин В.Г. Биохимия и молекулярная биология: Учебное пособие для вузов / Под ред. Ю.П. Фролова. Самара: Издательство «Самарский университет», 2004.